NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目

2023年6月14日

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3D打印技术参考注意到，NASA已开始准备今年的小型企业创新研究 (SBIR) 和小型企业技术转让 (STTR) 第一阶段提案。延续往年的趋势，3D打印项目在其中占据了举足轻重的地位，重点是开发新的增材制造工艺或利用现有的3D打印技术来支持NASA的各种应用（包括太空探索系统和航空等）。此次总投资为4500万美元，每个提案团队将获得150,000美元，以证明其突破性创新的优点和可行性。

3D打印相关提案的稳步增长显而易见，2019年有10家3D打印相关公司入选第一阶段奖项，2022年这一数字已经增加到24个，这一趋势展示了航空航天业对推进增材制造技术的持续关注。

NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目

NASA的资助有助于与太空相关的公司将他们的技术落地应用。第一阶段合同赋予小型企业和研究人员，合同持续六个月，STTR合同与研究机构合作延长13个月。以下是与3D打印相关的十项前沿计划：

1. 增材制造具有先进冷却技术的空间核反应堆陶瓷热管

核电推进系统具有多种优势，包括增加科学有效载荷、缩短飞行时间和延长任务寿命。这些优势使广泛的任务成为可能（如载人火星任务、无人驾驶外行星任务和深空任务）。将反应堆连接到功率转换系统热端的热管理系统必须高效、轻便且可靠。随着总功率扩展到兆瓦级，这些要求变得更具挑战性。在这个项目中，Advanced Cooling Technologies与USNC-Tech合作，将为太空核应用开发增材制造的高功率陶瓷热管理系统。该系统具有高度可靠、被动、高效且重量轻的特点。陶瓷的使用将大大节省反应器和热管理系统的质量和体积。

2. 增材制造改进离子发动机光学器件

W-24Re（钨铼合金）具有比Mo更高的强度、更高的弹性模量、更好的抗溅射侵蚀性和更低的热膨胀系数，Quadrus Advanced Manufacturing公司将探索使用该合金借助（SLM）3D打印技术生产网格离子发动机光学器件的可行性。这种难熔合金有望同时提高发动机寿命、提高结构可靠性并降低总体制造成本和交货时间。该材料的潜在应用包括行星飞船、星际飞船和卫星等。

3. 一种3D打印的混合推进系统

HyBird Space Systems正在开发一种用于航天器脱轨的反制动推进系统，其名称为的RT-5X，由3D打印技术制造。它将帮助NASA减轻轨道碎片对其航天计划造成损害的潜在风险。该公司希望其技术成为一种低成本、预防碎片的解决方案，提供受控的重返大气层能力，并可能使其他小型卫星开发商受益。

4. 轻型、可3D打印的光学双接触力和温度传感器

熟练的机器人操作对于建立可持续的空间基础设施至关重要，Intelligent Optical Systems公司正在推进这项技术。他们提出了一种新型末端执行器传感器，该传感器可以3D打印并集成到机器人系统中，从而扩展传感末端执行器的范围。

5. 用于极端环境的线激光金属3D打印轴承

Multiscale Systems公司旨在通过利用线激光金属3D打印来应对探索外行星、地下海洋和金星的挑战。该团队将使用这种创新方法在多材料合金中打印轴承，这种轴承可以承受极端环境条件，如低温、腐蚀性大气和高压。该解决方案具有重量轻、设计复杂以及能够制造具有高延展性、可控热膨胀和耐腐蚀性等理想特性的合金复合材料的优势。最终目标是根据客户要求制造组件，使 NASA对金星、木卫四、土卫二、木卫二、土卫六的任务以及可再生能源领域的潜在应用受益。

6. 使用3D打印制造超导磁屏蔽器件

Applied Nanotech公司将探索新方法用于提高太空探索X 射线探测器的性能。这些称为过渡边缘传感器 (TES) 的检测器对磁场非常敏感，为了解决这个问题，Applied Nanotech正在开发一种使用增材制造技术来保护这些探测器免受磁场影响的新方法，他们将在可以阻挡磁场的材料上涂上一层特殊的材料。这项研究在NASA的各种任务中都有潜在的应用，如研究天体物理学、地球科学、太阳物理学和行星科学。该项目开发的技术也可用于其他领域，如改进电子封装和量子计算。

7. 非平面星载增材制造电子产品

Micro-Precision Technologies与宾厄姆顿大学的高级微电子制造中心合作，正在开发一种工艺来创建用于太空的特殊电子电路。它们结合了厚膜陶瓷技术和气溶胶喷射打印技术，这种混合使他们能够在曲面上制作电路并满足太空任务的严格标准。这些电路将用于传统电路板太大或无法正常工作的太空和地球，包括NASA探索其他行星和运营国际空间站的任务、医疗设备和国防工业。

8. 符合太空要求的3D打印电路板

Nanohmics和得克萨斯州立大学正在合作开发用于太空的独特印刷电路板，这些电路板将使用先进的3D打印技术和导电油墨制造，目标是使其能够承受太空极端条件（如温度变化、冲击和辐射）。在项目的第一阶段，他们将使用柔性材料创建原型，并使用标准电子元件对其进行测试。这些新的电路板将极具灵活性紧凑性，允许在未来的太空任务中更有效的利用空间。

9. 增材制造电子产品中高级集成电路的高可靠性互连

该拟议项目旨在提高使用增材制造电子产品的耐用性和坚固性。Sciperio和Embry-Riddle航空大学希望设计能够承受温度变化的可靠互连装置。该团队将使用先进的3D打印设备快速生产和测试这些设计，潜在应用包括卫星电子设备、可穿戴监控设备和生物医学设备。

10. 借助微波和3D打印制造月球建筑

X-Hab 3D和宾夕法尼亚州立大学研究机构将研究多用途高功率微波源支持一系列月球施工作业的可行性和适用性。他们将通过概念验证证明高功率微波在多种施工作业中的功效，包括月球混凝土的微波固化、风化层的预处理以及风化层衍生矿石的冶炼以增强月球混凝土的结构。用于创建基础设施的混凝土增材制造有望改变建筑行业。混凝土材料的可建造性和可打印性存在局限性，促进固化的替代方法（例如高功率微波）可能会彻底改变向低碳水泥和无水泥粘合剂（包括地质聚合物）的转变。

NASA投入新资金启动25项太空探索3D打印项目 NASA为小型企业颁发的SBIR和STTR奖项

NASA在2023年授予的其他计划希望彻底改变月球建设，包括加固着陆台、改进更安全着陆和起飞的方法、用于建筑活动的高功率微波技术，以及用于提取风化层以制造着陆台砖块的创新Brickbot系统结构。以下是今年获得第一阶段SBIR和STTR奖项的其他3D打印相关计划的列表：

用于太空和地外表面金属焊接和连接的综合计算材料工程 (ICME)
飞行配重低温凸轮蝶阀和超高压可变流量控制阀

空间成像增材制造镜基板的细胞优化
快速配置模具和型腔系统
宽带无机自由曲面光学器件
增材制造坚固的非平面电气互连
机器人高发射率表面处理
增材制造超精细光机激光学科 (AM-HOLD) 模块
新型月球着陆垫加固结构
月球上的风化层覆盖结构
可重复利用碳纤维增强热塑性复合材料电阻焊

参考：https://sbir.nasa.gov/prg_sched_anncmnt

注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。

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